高中通用技术-第四节 控制中的干扰教学课件设计

控制中的干扰

学习目标1、能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。2、熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用及工作过程。3、了解干扰性质的简单分类。4、理解克服干扰的基本原则和方法。专家释疑无人机为何不飞行受阅：

信号易被干扰

在2015年9月3日的纪念中人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大会在北京天安门广场隆重举行。而其中的无人机却没有受到飞行受阅，也就是说，无人机是放在车上受阅的，而不是在天上飞行受阅的，这里介绍专家释疑无人机为何不飞行受阅的情况之一总结一下。

为何不飞行受阅？对于无人机在检阅时，为何没有翱翔空中而是采用卡车装载的问题，国防大学军事专家李大光解释说，无人机的编队飞行，目前为止还没有任何一个国家能实现，原因是无人机是自主飞行，人员地面操控，无线电信号比较容易被干扰，且编队飞行距离太近，难度较高。无人机主要用于侦察，单机执行任务，编队飞行也没有意义。想一想？在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风?

因为飞机飞行时需要迎面过来的风速达到一定速度，机翼才能产生上下的气压差，将飞机托起。飞机才能飞。如果顺风了，那么飞机迎面的风速就没有了，气压差也就没有了【当然没有升力了！】飞机会掉下来，这叫失速【后果很严重，飞机变得很难控制】。所以千万不要祝坐飞机的人一路顺风！每天上学骑自行车的感受？乘车的感受等？探究一

干扰因素希罗的自动门控制系统战争干扰花房温度控制系统射击子弹1、什么是干扰因素电视机出现画面紊乱的现象往往是由于受到外界磁场干扰。如各种电器设备对电视机的干扰.干扰因素干扰因素应保持的速度自行车行驶的速度风给定量被控量逆风、顺风、雨水……在在日常生活中，干扰是时常存在的。例如，人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度构成干扰，要保持车速不变，人就需要用力蹬车，以克服这一干扰；在飞机飞行过程中，手机信号对导航信号构成干扰，直接影响飞行安全，所以乘客必须关闭手机。干扰因素的概念

在控制系统中，除输入量（给定值）以外引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。马上行动电冰箱的温度控制系统，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素开电冰箱门

电冰箱所在房间的温度从20度变到32度

把热菜热饭放入电冰箱中

在电冰箱外放一盆冷水

是是是否

小组讨论举出一些由于干扰的存在，使控制系统受到影响的例子结论1

：干扰因素可能一个，也可能若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。控制系统干扰因素自动扶梯的升降控制系统利用滑轮组提升重物的控制装置蔬菜大棚的温度控制思考下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？扶梯承载的重力、电机输出电压的波动、齿轮间的摩擦力等。滑轮组的摩擦力、电机电源的波动等、绳子和滑轮，重物的重力。外部环境温度变化、大棚保温材料的保温性能改变等,植物排放的二氧化碳，温室效应。克服干扰

控制系统在工作过程中需要克服干扰，使被控量稳定。空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。问题：干扰因素是否一无是处？干扰因素要克服，但有时还可利用。在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。手机来电闪，根据电磁波干扰原理注意对干扰的利用，是指有意对控制系统施加干扰，使控制系统无法达到控制的目标，而不是控制系统本身需要干扰。

例如：打狂犬疫苗、军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁波干扰探究二

克服干扰的基本方法课堂回顾被控量闭环控制系统被控对象

控制量给定量控制器执行器检测装置比较器+-

在自动控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。反馈方法

利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。马上行动事例输入量检测装置（反馈）输出量花房恒温自动控制设定的温度温度检测装置

射击靶心的位置眼睛子弹射击位置花房的温度

闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。由于某种干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定值时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较，控制器根据比较得到的偏差信号进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被量控制在给定值附近。被控对象给定值被控量干扰反馈环节控制器执行器比较器闭环控制系统的工作过程（有干扰存在时）干扰干扰干扰检测装置（反馈）控制器阀门水箱预设水位进水量比较器案例分析1

供水水箱的水位自动控制系统水位干扰干扰干扰问题：在这一控制系统中，影响水位控制的干扰因素主要有哪些？热电偶控制器加热器加热炉设定温度比较器案例分析2

加热炉的温度自动控制系统热量干扰干扰干扰炉内温度

思考在加热炉的温度控制系统中，系统是如何克服干扰使炉温稳定在给定范围内的?

用热电偶(具有检测和传感的作用）代替温度计来测量加热炉内的温度，并随时与给定温度值进行比较，当小于加热炉给定温度时，就增大加热器的电流；相反当大于给定温度时就减小电流，这样加热炉的温度就能基本稳定在给定的温度值上。

结论2

闭环控制：

反馈控制，偏差控制，可以抑制内、外扰动对被量产生的影响。开环控制：控制本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿，顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。闭环控制系统与开环控制系统的比较（主要从抗干扰的角度)二、克服干扰的基本方法对于可以避免的干扰：A、消除干扰

例：在飞机上不能使用通信工具B、减弱干扰

例：电器在使用时远离其它电子设备对于不可避免的干扰：C、提高控制系统性能

采用闭环控制系统。闭环控制系统能不断地修正控制效果，以减少被控量和基准量（希望值）之间的误差。所以闭环控制系统比开环控制系统有更好的抗干扰能力。如风对飞行中的飞机、导弹的干扰不可避免。动手实践实践目标1.熟悉开环控制系统的工作过程2.结合实例，找出影响控制系统运行的主要干扰因素。目的及要求

搭建一个磁控灯模型，分析影响磁控灯工作过程的主因素。步骤：第一步：明确本次活动的目的和任务。第二步：根据原理图，与同伴一起动手搭建磁控灯模型。第三步：闭合开关，观察磁控灯的运行效果。第四步：把一块磁铁靠近干簧开关后，再观察磁控灯的运行效果。磁控灯原理图实物图思考：

1、该控制系统的基本组成与工作过程。2、影响该控制系统运行的主要因素有哪些？

1、干扰因素的概念

2、克服干扰的基本方法

3、闭环